北方机场水泥混凝土道面常见病害及预防措施

石添著

（甘肃省民航机场集团有限公司，甘肃 兰州 730030）

0 引言

随着社会经济的持续发展，人们对于出行的要求越来越高，促使国内机场的规模日益扩大。截至2021 年底，我国境内运输机场共有248 个，在建机场数量超过25个。机场修建过程中水泥混凝土道面被广泛应用，无论是飞行区跑道还是停机坪，采用的主要是水泥混凝土道面。机场水泥混凝土道面在使用过程中容易产生多种病害，尤其在我国北方地区，病害更为常见。比如，北方地区作为我国主要季节性冰冻地区，冬季低温、干燥环境可能会使土基产生较大的不均匀冻胀，从而导致水泥混凝土道面出现错台病害，影响机场的安全运营。

国内外许多学者对机场道面常见病害进行了总结和分析，也提出了较多有效的预防措施。但在我国北方地区复杂的气候条件下，机场水泥混凝土道面形成的病害具有自身的特点。同时，相较于道面产生病害以后再进行处理，病害预防工作在维护机场安全方面更为重要。通过科学制定和严格执行预防措施，可以有效预防我国北方地区机场混凝土道面病害的产生，最大限度地提高道面的使用寿命，从而保障机场的安全运营[1]。

鉴于此，为了避免机场水泥混凝土道面出现较严重的质量和安全问题，本文对我国北方机场水泥混凝土道面常见病害进行了总结和分析，针对道板错台、道面裂缝、边角脱落和板体断裂四类病害提出了有效的预防措施，以供相关技术人员提供参考和借鉴。

1 北方机场水泥混凝土道面常见病害

1.1 道板错台

我国北方地区机场水泥混凝土道面在冬季容易出现错台病害。一般是由于道面板缝灌缝不密实，灌缝料不符合标准或灌缝施工不规范等，导致道面雨水下渗，而冬季道面板下雨水结冰会使局部道面板块抬高，形成错台。通常情况下道面板块抬高2～6cm，这会对飞机安全起飞和降落造成严重的威胁。比如西北某机场在翻修后，机场水泥混凝土道面出现100多处板间错台，最大高差达到20cm，严重影响了机场的安全运行[2]。

1.2 道面裂缝

机场水泥混凝土道面与其他工程中的道面不同，对施工技术水平有更高的要求。水泥混凝土道面使用过程中，容易出现不同类型的裂缝病害。裂缝形成原因包括材料配比不合理、施工操作不规范以及长时间使用后缺乏道面养护，进而导致机场道面出现各种类型的裂缝。具体裂缝病害类型如下：

一是纵向裂缝。由于机场基层填料的土质和湿度不均匀或是压实程度不足等，在飞机巨大的荷载作用下，会使道面产生纵向裂缝。随着雨水不断向下渗透，飞机道面基层逐渐软化，促使裂缝不断扩展延伸，最终可能形成断板，对飞机飞行与着陆的安全性造成影响。

二是横向贯穿裂缝。该裂缝主要产生于道面板非角隅处。前期施工过程中切缝不及时、冷冻收缩裂缝、干缩裂缝等，在热胀冷缩的作用下，或是水泥混凝土在水化硬化过程中失水较多时，容易造成机场道面出现横向贯穿裂缝。

三是交叉裂缝。机场道面施工过程中，水泥混凝土强度未能符合规范要求，稳定性较差。一旦遇到雨雪天气，出现浸水现象后，则会造成机场道面不均匀沉降，出现交叉裂缝病害。具体病害表现为多处道面板出现从板边、板角开始向板中龟裂泛黄的现象，停机坪平行滑行道出现破碎剥落现象等，严重影响机场道面平整性和安全性。

1.3 边角脱落

机场水泥混凝土道面长时间使用的情况下，道面板难免出现掉角和掉边的问题，这主要是因为切缝时间较早而造成的，若是没有及时处理该病害，极易因道面不平整引发安全问题。

1.4 板体断裂

对机场水泥混凝土道面而言，由于水泥混凝土具有明显的热胀冷缩特征，在混凝土纵向连续浇筑过程中，由于较大温差应力的作用以及基层裂缝的反射作用，道面极易出现平行于横向收缩缝的裂缝，最终形成不规则断板病害。

2 机场水泥混凝土道面常见病害预防措施

为保证机场水泥混凝土道面质量符合相关规范标准并满足机场的安全要求，要坚持防大于治的处理原则。

2.1 道板错台预防措施

2.1.1 设计阶段对道板错台的预防

北方机场施工首要任务就是做好防冻设计，避免基层产生不均匀冻胀，从而避免混凝土道面产生错台。在具体设计过程中，需要着重注意以下要点：

（1）明确机场区域冻层最小厚度。设计机场水泥混凝土道面结构的总厚度时，要保证其面层、垫层和基层厚度符合防冻层最小厚度要求。若是在特殊情况下，结构层厚度比防冻层最小厚度的要求小，那么应根据实际情况增加垫层层数或者厚度，同时保证所使用的材料符合抗冻要求。

（2）当冻深比机场水泥混凝土道面结构层的总厚度大时，道面冻胀高度加剧。因此，为有效预防错台病害问题的产生，相关工作人员应根据不同冻深地区对水泥混凝土道面冻胀高度进行设计，避免其超出合理范围。

（3）设计机场水泥混凝土道面时，防冻层下要保持一定厚度的均匀土层，厚度达到50cm 即可。该设计要点主要是为了保证土基均匀性，若是机场道面下存在粉土等，在强烈的冻胀差异下，可能会造成机场道面出现严重错台。因此，防冻层下要保持一定厚度的均匀土层，以此保证混凝土道面质量符合要求。

（4）抬高土基的设计高度。若是机场水泥混凝土道面所在区域的地势较为平坦，且处于低洼潮湿地带，需要在设计时将机场道面的土基抬高，并重点加强排水措施，将土基与地下水之间的距离拉大，减少出现不均匀冻胀的情况，降低错台病害出现的概率。

（5）设计排水系统与隔水层。导致机场水泥混凝土道面出现错台质量问题的主要原因就是冻胀现象，而引发冻胀现象的主要因素是土壤中含有充足的水。因此，预防错台病害时，尽量将渗入土基的水源补给切断。比如设置完善的排水系统，做好基层排水设计，在加速排出表面水的同时减少雨水下渗。对于隔水层设计工作而言，其主要目的也是将水源补给隔断，保证基层湿度状态的稳定性。对于机场道面设计，最好使用粗粒料隔水层，厚度要比毛细上升高度大，参数控制在15～20cm范围内即可。值得注意的是，在使用粗粒料隔水层时要辅以盲沟，且将其设计成3‰以上的斜坡，从而便于排水，减轻冻害[3]。

2.1.2 翻修过程中预防错台病害的措施

除了要在机场道面设计阶段预防错台病害，还要在后期翻修过程中预防错台病害，以此保证机场混凝土道面的质量。具体预防措施包括：

（1）根据机场道面实际情况确定翻修范围，适当扩大损坏板块周围的翻修范围，面积大概扩大1块或2块板即可。

（2）机场道面分块。错台病害问题处理过程中，道面会被清除并重新施工。施工过程中要保证新道面的分块与旧道面保持一致，但是相邻的新板则要细分，从而发挥过渡作用，降低错台及道面断裂概率。

（3）合理设计混凝土道面结构层。一般情况下，机场道面翻修区结构与原结构相同，均以面层、基层和垫层构成，材料分别为水泥混凝土、天然级配砂砾石和天然砂砾石。为缓解新旧道面不均匀冻胀的矛盾，可以设置15cm的手摆卵石基层，并开展基槽开叉工作，将新道面与旧道面的邻接处打造为斜坡。相较于台阶式过渡，斜坡式过渡的环节效果更好。另外，在道面结构层厚度范围内，还应将粉土夹层清除，将其更换为天然砂砾石，通过统一冻胀性的做法预防错台问题。

（4）合理设计接缝。保留原道面企口缝，并在小板和新道面之间、过渡小板和新面板之间使用平缝。

冻胀现象具有不均匀特点，因此，若是机场水泥混凝土道面错台部位较大，比如在4cm 以上，那么在设计符合规定的隔离层后，最好在新道面部位进行双层钢筋网的加铺。钢筋直径参数控制在8～12mm，间距可选15cm×15cm 或者20cm×20cm。以此改善道面性能，增强其抗裂能力，实现对裂缝产生和裂缝扩展的有效防控。

2.2 道面裂缝预防措施

（1）科学选用水泥。对于机场道面施工作业而言，应选用具有低收缩特征的水泥，以充分利用水泥自身的低收缩性质，改善混凝土硬化过程中呈现的收缩特征，降低机场道面裂缝发生几率。

（2）严格遵循水泥混凝土道面施工工序流程。尤其在混凝土终凝前，要避免有关因素的影响，并赶在终凝前完成收面施工，从而保证混凝土各项性能能够达标。完成收面工作后，施工人员还应及时开展覆盖养护工作，避免烈日、强风等天气因素对其质量造成影响。养护措施可以采用覆盖无纺布和喷洒养护剂等措施，根据实际情况灵活采用，以保证混凝土的质量。

（3）在机场道面实际施工过程中，施工人员要重点关注天气情况，尽量避开高温天气。同时要做好混凝土摊铺平整作业，避免混凝土振捣后出现凹凸不平等现象，以此降低收缩不均等问题发生的概率。开展混凝土浇筑作业时，工作人员需要控制好振捣插点之间的均匀性，并且遵循快插慢拔的作业原则。二次振捣主要目的是优化混凝土各项性能，所以要将第二次振捣时间控制在混凝土浇筑后的40～50min范围内。切缝时机不合适是造成机场道面出现结构性断裂的主要原因。为避免出现这一质量问题，工作人员应在适当时间开展切缝工作。一般情况下，在混凝土抗压强度达到8～10MPa范围内即可，普通环境下在终凝后36h后即可。正确把握切缝时机能够有效预防机场道面裂缝的产生。

2.3 边角脱落预防措施

机场道面边角损坏出现的直接原因是切缝时间较早。开展混凝土摊铺作业时，要保证混合料摊铺的均匀性，不可使较大粒径混合料在机场道面板边角处集中。同时，相关工作人员还应使用钢钎进行插捣，从而保证混凝土施工质量，避免出现蜂窝。值得注意的是，混凝土振捣作业开展过程中要做好补料工作和补振工作，从而保证机场道面边角振捣的密实性。此外，及时开展养护工作，把握好拆模时机，杜绝硬撬等暴力施工行为，最大程度降低拆模对混凝土质量的损伤，做好成品保护工作[4]。

2.4 板体断裂预防措施

为有效预防机场道面板体断裂问题，可以采取以下几项措施：

（1）前期材料配比过程中最大程度保证其均匀性性。采用双卧轴全自动电脑控制搅拌设备，利用现代化技术实现拌合料准确配合比，从而避免薄弱部位的产生。

（2）采用软切缝技术，利用超轻型设备于1.5MPa混凝土抗压强度下开展工作，降低结构损伤。

（3）对纵向连续浇筑长度进行控制，一般控制在100m以下，降低温差等应力作用效果。此外，谨慎浇筑，做好施工缝设置。

3 结束语

综上所述，北方机场水泥混凝土道面常见病害有道板错台、道面裂缝、边角脱落和板体断裂四类病害，这些病害不仅与混凝土的使用性能有关，还与北方地区复杂的气候条件有关。相较于道面产生病害以后再进行处理，病害预防工作在维护机场安全方面更为重要。科学制定和严格执行预防措施，可以有效预防我国北方地区机场混凝土道面病害的产生，最大限度地提高道面的使用寿命，从而保障机场的安全运营。